劉 靜， 尤詩(shī)祥， 趙 松， 沈 嬌

（成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司， 四川 成都 611731）

引言

切削加工是利用刀具切除被加工零件多余材料的方法。經(jīng)切削加工后零件獲得所需尺寸精度和表面質(zhì)量，可見(jiàn)切削加工非常重要。切削加工主要被運(yùn)用于航空航天、汽車及模具制造業(yè)，推動(dòng)著切削加工技術(shù)迅速發(fā)展。近10 多年以來(lái)，以高速、高精度和大進(jìn)給為主要特征的高速切削加工工藝發(fā)展快速，成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向。

1 零件簡(jiǎn)介

某公司生產(chǎn)外蓋板的圖紙見(jiàn)圖1（圖2 是外蓋板三維模型），外蓋板主要被用于大型設(shè)備的安裝架上，保護(hù)安裝架在任何極端條件下都能正常工作，其材料主要為超硬鋁，超硬鋁主要成分為鋁、鋅、銅、鎂系合金，經(jīng)固溶處理和時(shí)效處理后，強(qiáng)度達(dá)到680 MPa，其強(qiáng)度已相當(dāng)于超強(qiáng)度鋼，主要被用于制作機(jī)身框架、螺旋槳、壁板以及火箭段環(huán)等。

圖1 外蓋板圖紙

圖2 外蓋板三維模型

零件重要尺寸數(shù)據(jù)（單位均為mm）：288±0.02；2-8±0.01；2-58±0.015；38.1±0.02；238±0.013；8-Ф4±0.01；3.5±0.03；零件曲面曲率與模型貼合度間隙為±0.03。

其工藝過(guò)程為：下料→熱處理→刨工→銑工→數(shù)銑→鉗工→表面處理。加工過(guò)程復(fù)雜，各個(gè)工序間工步較多，涉及工種7 個(gè)，給產(chǎn)品生產(chǎn)周期帶來(lái)挑戰(zhàn)。

2 問(wèn)題的提出

1）該外蓋板屬于異形薄壁零件，其加工工藝要求兩面加工成形，裝夾過(guò)程復(fù)雜且困難。由于傳統(tǒng)機(jī)用虎鉗沒(méi)有夾持面，根據(jù)工藝要求，選用本單位五軸加工中心作為加工設(shè)備，該設(shè)備工作臺(tái)為雙擺臺(tái)模式，加工空間較小。

2）工件尺寸長(zhǎng)288 mm，寬238.22 mm，厚36 mm，大曲面壁厚3.5 mm。對(duì)外曲面加工完成后，加工斜孔與沉孔、4 角R 與缺口。加工內(nèi)腔與曲面必須達(dá)圖紙要求。

3）由于上一道工序銑工已把六面加工到圖紙要求尺寸，用虎鉗裝夾加工外曲面時(shí)無(wú)夾持量，需要加工工件外形曲面，為了避免五軸加工時(shí)工作臺(tái)、虎鉗以及其他輔具與刀具發(fā)生干涉碰撞，需要用專用工裝夾持工件。

4）如果采用組合壓板裝夾，需分段銑削加工曲面。在移動(dòng)壓板時(shí)工件受力不均產(chǎn)生變形，在曲面加工位置產(chǎn)生接刀痕，因此，移動(dòng)壓板必須在機(jī)床停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行，這種不能連續(xù)切削加工的方式會(huì)導(dǎo)致加工效率較低。

3 工藝思路的分析

經(jīng)過(guò)工藝人員指導(dǎo)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，該外蓋板加工的裝夾是一個(gè)難點(diǎn)，只要解決了裝夾問(wèn)題，就能預(yù)防五軸加工過(guò)程的旋轉(zhuǎn)干涉以及完成曲面加工，既能保證加工安全，又能提高加工質(zhì)量，所以基本工藝思路如下：

1）減少移動(dòng)壓板的次數(shù)，減少接刀痕，提升產(chǎn)品質(zhì)量與效率。

2）制作工藝夾位，增加夾持量，不需加厚工件，可降低成本，同時(shí)縮短加工夾位時(shí)間。

4 夾持方案的設(shè)計(jì)

1）在外蓋板內(nèi)腔處加工一個(gè)凹腔，長(zhǎng)寬尺寸小于工件內(nèi)腔尺寸，深度為3 mm，便于定位，如圖3 所示。以工件上凹腔為基準(zhǔn)，加工4-M12×1.75 的螺紋孔，深度為10 mm。

圖3 工件加工凹腔定位面和螺紋孔

2）用一塊長(zhǎng)度為200 mm、寬度為160 mm、厚度為50 mm 的LY12 鋁塊加工胎具，精加工胎具尺寸小于外蓋板抬肩尺寸，以預(yù)防五軸加工時(shí)工作臺(tái)、虎鉗以及其他輔具與刀具發(fā)生干涉。在胎具上加工一個(gè)凸臺(tái)與外蓋板凹腔配合，單邊配合間隙在0.02 mm 以內(nèi)。同時(shí)，在胎具另一面加工出4 個(gè)臺(tái)階孔，以保證M12 沉頭螺釘?shù)难b配。

3）采用螺釘把胎具與外蓋板連接后夾持在虎鉗上，通過(guò)切削加工滿足加工需求，保證外蓋板工件加工產(chǎn)品質(zhì)量。如圖4 所示，通過(guò)螺釘把外蓋板工件與胎具連成整體。

圖4 連為一體的外蓋板與工裝

4）選擇合理切削參數(shù)，切削用量對(duì)切削力、切削熱、切削溫度和刀具壽命都有影響。粗加工時(shí)選擇Φ16R1 圓筆刀進(jìn)行，精加工時(shí)采用Φ8 平底刀以及Φ6R3 球頭刀。

5）加工時(shí)采用冷卻液，冷卻液主要作用是潤(rùn)滑、冷卻、清洗、防銹，在切削加工過(guò)程中良好的冷卻作用會(huì)產(chǎn)生更好的切削效果。外蓋板材料為鋁合金，切削液在加工過(guò)程中主要起冷卻和潤(rùn)滑作用，以保證更好的產(chǎn)品的尺寸精度和外觀質(zhì)量。

5 加工效果檢查

1）由于采用夾持工裝方式裝夾，外蓋板只受到螺釘拉緊力，工件加工完成后外表面曲面表面粗糙度達(dá)到了圖紙要求的Ra1.6μm，同時(shí)避免了五軸加工時(shí)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)干涉的發(fā)生。對(duì)胎具凸臺(tái)的加工采用了配合加工，定位基準(zhǔn)可靠，操作簡(jiǎn)單。

2）采用此種裝夾方式生產(chǎn)了同一批次36 件外蓋板，通過(guò)檢測(cè)其位置尺寸表明全部符合圖紙要求，避免了外曲面產(chǎn)生接刀痕而進(jìn)行的返工返修，為后續(xù)加工節(jié)約大量時(shí)間，產(chǎn)品合格率達(dá)99.98%以上。

6 結(jié)論與推廣應(yīng)用

1）胎具凸臺(tái)與外蓋板的加工，采用互為統(tǒng)一的加工方法，此方法將配合定位聯(lián)系在一起，加工基準(zhǔn)可靠。

2）凸臺(tái)的裝配以裝配基準(zhǔn)為加工基準(zhǔn)，可將此裝配方法推廣到其他類似工件的加工中，以解決異形零件加工中的難題。如圖5 所示，蒙皮天線零件的加工就采用了此方法。

圖5 蒙皮天線零件